Memoria para optar al Título Profesional de: Ingeniera en Recursos Naturales Renovables / Conocer las relaciones entre la estructura y el funcionamiento de los sistemas naturales es indispensable para lograr comprenderlos íntegramente y, por consiguiente, establecer estrategias efectivas de manejo y conservación de la naturaleza. El desarrollo de nuevas técnicas de modelamiento basado en teledetección satelital, ha logrado cuantificar variables funcionales del ecosistema como la evapotranspiración real (ETr). La ETr refleja la disponibilidad hídrica y energética del medio y, en zonas áridas y semiáridas, representa el mayor flujo hídrico. En este estudio, el propósito fue estimar la evapotranspiración real, mediante técnicas de teledetección satelital, y explorar su relación con la composición florística y estructura de la vegetación en una cuenca árida de la Región de Coquimbo. Para estimar la ETr se calibró el algoritmo S-SEBI, utilizando una imagen satelital del sensor ASTER y datos meteorológicos. Los atributos florísticos y estructurales de la vegetación se obtuvieron de 30 sitios de muestreo que abarcaron todo el rango de variabilidad de ETr y, adicionalmente, se evaluaron variables topográficas, derivadas de un Modelo Digital de Elevación (DEM). Se realizaron análisis estadísticos de correlación simple (r de Pearson; rs de Spearman) para explorar la relación entre la ETr y las variables vegetacionales y topográficas, y luego, se generaron modelos de regresión multivariados que permitieron predecir la ETr. Los resultados muestran que la ETr oscila entre 0,01 y 5,05 [mm d-1], con una media de 2,26 [mm d-1] y desviación estándar de 0,90 [mm d-1], y se encuentra correlacionada significativamente con numerosas variables vegetacionales y topográficas, entre las que destacan: la riqueza de especies arbóreas (rs = 0,59; p < 0,001), altura media de herbáceas (rs = 0,58; p < 0,001), altitud (r = 0,60; p < 0,001), exposición normalizada al norte (rs = -0,49; p < 0,01) y exposición normalizada al este (rs = -0,42; p < 0,05). El modelo predictivo generado con las variables antes mencionadas explica un 88% de la variabilidad de la ETr (RMSE = 0,33 [mm d-1]). Se concluye que la ETr obtenida mediante técnicas de teledetección satelital es un aporte para comprender el funcionamiento de la vegetación nativa de ambientes áridos y semiáridos. / Knowing the relationship between the structure and functioning of natural system is key to fully understand and, therefore, establish effective strategies for management and conservation of nature. The development of new modeling techniques based on satellite remote sensing, has allowed to quantify functional ecosystem variables such as actual evapotranspiration (ETr). The ETr represents the availability of water and energy of the environment and is the largest water flow in arid and semi-arid zones. In this study, the objectives were to estimate ETr using satellite remote sensing techniques and to explore its relation with the floristic composition and vegetation structure in an arid watershed of the Coquimbo Region. To estimate the ETr the S-SEBI algorithm was calibrated, by the use of one ASTER scene and meteorological data. The floristic and structural attributes of vegetation were collected from 30 sampling sites that cover the entire range of variability of ETr and, in addition, topographical features were assessed, derived from a Digital Elevation Model (DEM). Statistical analyses were performed considering simple correlations (Pearson r; Spearman rs) to explore the relationship between the ETr and the vegetation and topographical variables. Multivariate linear regression models were generated to predict ETr. The results show that the ETr varies between 0.01 and 5.05 [mm d-1], with mean ± SD 2.26 ± 0.90 [mm d-1], and is significantly correlated with several vegetation and topographical variables, among which are: the tree species richness (rs = 0.59; p < 0.001), average height of herbaceous plants (rs = 0.58; p < 0.001), altitude (r = 0.60; p < 0.001), northing aspect (rs = -0.49; p < 0.01) and easting aspect (rs = -0.42; p < 0.05). The predictive model generated with the variables previously mentioned explains 88% of the variability of ETr (RMSE = 0.33 [mm d-1]). We conclude that the ETr obtained by remote sensing techniques is a contribution to understand the functioning of native vegetation of arid and semi-arid environments.

Ingeniero Civil / El trabajo de título realizado consiste en estimar la distribución espacial de evapotranspiración del cultivo de referencia en la cuenca alta del río Elqui, IV Región de Coquimbo, usando imágenes de temperatura de suelo generadas por tres satélites desde 2002 a 2016. La necesidad de realizar la estimación a partir de imágenes satelitales surge debido a la escasa disponibilidad de estaciones meteorológicas, lo cual limita la determinación de variables de interés para la realización de estudios hidrológicos de precisión. Una de estas variables, de alta relevancia para el análisis de ciclos hidrológicos, corresponde a la evapotranspiración, para la que se han desarrollado productos satelitales tales como MOD16, a una resolución de 500 metros cada 16 días, pero cuentan con la limitante de la espacial y temporal, por lo que poder realizar una estimación a nivel diario y en alta resolución de manera remota es una muy buena solución a dicha problemática. El objetivo general consiste en mejorar la resolución espacial y temporal de la estimación de evapotranspiración del cultivo de referencia a través de imágenes satelitales. Para ello se propuso una metodología para estimar la distribución de temperatura media diaria de suelo, mejorar la resolución espacial del producto de temperatura media diaria del suelo entregado por los satélites y se establecieron relaciones entre la temperatura del suelo y la del aire registradas, así mediante el método Penman-Monteith, se estimó la evapotranspiración del cultivo de referencia en la cuenca y se validaron los resultados con las mediciones directas de las diferentes estaciones y con el producto acumulado MOD16 anteriormente nombrado. Posterior a una extensa revisión bibliográfica, se analizó y seleccionó la metodología que permitió distribuir espacialmente la temperatura de suelo medida, se parametrizó la relación entre temperatura del aire registrada y temperatura del suelo, se generó una matriz espacio temporal de valores diarios de evapotranspiración del cultivo referencia, se acumuló la evapotranspiración a nivel anual para obtener promedio anual y mensual. Se obtuvieron como resultados la distribución de temperatura del aire a nivel diario con buena resolución espacial, una matriz de valores de evapotranspiración diaria y acumulada y, por último, mapas de temperatura y evapotranspiración del cultivo de referencia media mensual y anual promedio para los años 2002 a 2016. Los resultados obtenidos con respecto a las mediciones directas presentan un comportamiento similar, pero una mayor dispersión y sobrestiman los medidos in-situ, el error asociado promedio es de un 25%. Al validar con respecto al producto MOD16 se obtienen coeficiente de determinación mayor a 0.5 y en promedio mayor a 6.5.